To clarify the mechanism of cartilage degradation induced by mechanical stress, we investigated the influence of cyclic tension force (CTF) on the metabolism of cultured chondrocytes, The chondrocytes were exposed to CTF by using Flexercell strain unit. Five or 15 kPa of high frequency CTF significantly inhibited the syntheses of DNA, proteoglycan, collagen and protein. Fifteen kPa of high frequency CTF induced the expression of interleukin-1 (IL-1), matrix metalloproteinase (MMP)-2 and -9 mRNA, and increased the production of pro-and active-Mmp-9. the degradation of proteoglycan was inhibited by MMP Inhibitor, indicating that MMPs are involved in the degradation of proteoglycan induced by high frequency CTF.Moreover reducing the frequency of CTF from high to low decreased the inhibition of proteoglycan synthesis. These findings suggest that the CTF frequency is one of the key determinants of the chondrocyte metabolism. Low magnitude CTF, whether high or low frequency, did not cause th
… Moree gene expression of cartilage degradation factors, suggesting that this magnitude of CTF causes only minor change of cartilage matrix. High magnitude and frequency CTF caused the gene expression of IL-1 and MMP-9, followed by increases in the production of MMP-2 and -8 protein suggest that excessive and continuous cyclic mechanical stress induces the production of IL-1 and MMP-9, resulting in cartilage degradation.15kPaおよび5kPaのどちらの負荷でもDNA合成能,タンパク合成能およびコラーゲン合成能は高頻度のストレスによって有意に低下した。2.プロテオグリカンの蓄積と合成に対する影響ウロン酸量はどちらの負荷でも高頻度のストレスによって有意に減少した。また,15kPaの高頻度のストレスを加えると,プロテオグリカン合成は経時的に減少したのに対し,低頻度のストレスでは,負荷後初期にプロテオグリカン合成がわずかに減少したがその後はほとんど変化しなかった。さらに,15kPaの高頻度のストレスにおいて培養上清中にMMPインヒビターを添加すると,ストレス負荷後のプロテオグリカンの減少が抑制された。3.軟骨破壊因子の遺伝子発現におよぼす影響IL-1,MMP-2 mRNAについては,どちらの負荷群においても負荷後早期に一時的な増加が認められた後,24時間以内には元のレベルにまで戻った。これに対し,MMP-9 mRNAの発現は,15kPa負荷群では24時間まで増加し続けた。4.ゼラチナーゼ分泌に対する影響5kPa負荷群ではMMP-2,MMP-9の産生はともにストレスの影響をほとんど受けなかったが,15kPa負荷群では潜在型および活性型MMP-9さらには潜在型MMP-2の産生が,ストレス負荷後24時間で対照群と比較して明らかに増加した。5.NO産生におよぼす影響高頻度の条件で負荷を加えた場合,NO産生は負荷後48時間以降対照群と比較すると有意に上昇した。 Less